庞磁电阻材料 目前存在的问题和展望

对庞磁电阻效应以及与此相关的丰富物理现象的研究仍然面临着许多挑战和新的课　 题。首先锰氧化物作为一种典型的强关联电子体系，还有很多深层次的物理问题没有得　 到解决 ；而钙钛矿锰氧化物作为潜在的自旋电子学应用材料而言，也还有一系列问题等待　 探索。通过上面对锰氧化物及其应用研究现状的评述 ，我们可以看到如下一些问题急待　 解决 ：　

（１）锰氧化物庞磁电阻效应的机制问题 ：虽然越来越多的实验证据证明锰氧化物的　 基态是不均匀的，正是相分离引起了锰氧化物各种奇异的性质如庞磁电阻效应。然而，目　 前不仅缺乏定量的理论计算结果 ，对相分离的认识也还有一系列问题，认识的深度远远不　 够。例如，相分离态同自旋玻璃态有何区别？相分离中各团簇的尺度是多少以及库伦相　 互作用的效果到底如何？在那个温度范围内相分离消失？高温和低温下输运的详细机制　 是什么？这些问题还远未得到圆满回答。而最近研究者在锰氧化物中发现了电荷密度波　 的存在¨　 Ｊ，又给锰氧化物的研究提出了新的挑战和课题。　

（２）锰氧化物仅在较低的温度下才能保持较高的自旋极化率，随着温度的上升自旋　

１期　 刘俊明等：稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应　 １２５　

极化率迅速下降，必须提高高温甚至是室温下系统的自旋极化率。　

（３）锰氧化物多晶系统的低场磁电阻效应仅在较低温度下才比较显著 ，室温附近这　

一 效应较弱。第五节中所述的方法虽然能使得低场磁电阻效应获得增强 ，但离实际应用　

尚有差距。 　

（４）锰氧化物多层膜的制备技术以及与硅集成问题。由于锰氧化物物理性质对结构　 的高度敏感性，稳定可控的薄膜制备工艺是深入研究锰氧化物各种性质以及自旋隧道结　 中自旋输运的前提，与硅技术的兼容性是自旋电子学锰氧化物器件应用的基本工艺问题。　

总之，从锰氧化物被重新发现以来 ，对这种强关联 电子体系的研究取得 了巨大进步 ，　 但也还存在大量的问题和挑战。对锰氧化物的研究一方面对强关联电子体系物理乃至整　 个凝聚态物理学都有重要的意义 ，对目前人们尚未解决的一些物理问题如高温超导铜氧　 化物有较大的借鉴作用，必将推动这些方面认识的进步；另一方面锰氧化物在自旋电子学　 中也有巨大的应用前景 ，对锰氧化物的研究也必将进一步推动实用化 的锰氧化物 自旋 电　

子器件的发展。 　

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１２６　 物　 理　 学　 进　 展　 ２５卷　

［ ２ ２］ 　

［２３］　

［２４］　

［２５］　

［２６］　

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［９３］Ｂｌａｓｃｏ　Ｊ，Ｇａｒｃｉａ　Ｊ，ｄｅ　Ｔｅｒｅｓａ　Ｊ　Ｍ，Ｉｂａｒｒａ　Ｍ　Ｒ，Ａｌｇａｒａｂｅｌ　Ｐ　Ａ，Ｍａｒｑｕｉｎａ　Ｃ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．：Ｃｏｎｄｅｎｓ．　

Ｍａｔｔｅｒ　１９９６，８：７４２７—７４３０．　

［９４］Ｌｙｎｎ　Ｊ　Ｗ，ＥｒｗｉｎＲＷ，Ｂｏｒｃｈｅｒｓ　Ｊ　Ａ，Ｈｕａｎｇ　Ｑ，ＳａｎｔｏｒｏＡ，Ｐｅｎｇ　Ｊ—Ｌ，Ｌｉ　Ｚ　Ｙ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．　 １９９６．７６：４０４６—４０４９．　

［９５］Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ－Ｂａｃａ　Ｊ　Ａ，【）ａｉ　Ｐ，Ｈｗａｎｇ　Ｈ　Ｙ，Ｋｌｏｃ　Ｃ，Ｃｈｅｏｎｇ　ｓ＿ｗ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９８，８０：４０１２—　

４０１５．　

［９６］Ｖａｓｉｌｉｕ　Ｄｏｌｏｃ　Ｌ，Ｌｙｎｎ　Ｊ　Ｗ ，Ｍｏｕｄｄｅｎ　Ａ　Ｈ，ｄｅ　Ｌｅｏｎ—Ｇｕｅｖａｒａ　Ａ　Ｍ，Ｒｅｖｃｏｌｅｖｓｃｈｉ　Ａ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　 １９９８．５８：１４９１３－１４９２１．　

［９７］Ｖａｓｉｌｉｕ　Ｄｏｌｏｃ　Ｌ，Ｌｙｎｎ　Ｊ　Ｗ ，Ｍｕｋｏｖｓｋｉｉ　Ｙ　Ｍ，Ａｒｓｅｎｏｖ　Ａ　Ａ，Ｓｈｕｌｕａｔｅｖ　Ｄ　Ａ．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．１９９８，　

８３：７３４２—７３４４．　

［９８］Ａｌｌｏｄｉ　Ｇ，Ｄｅ　Ｒｅｎｚｉ　Ｒ，Ｇｕｉｄｉ　Ｇ，Ｌｉｃｃｉ　Ｆ，Ｐｉｐｅｒ　Ｍ　Ｗ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　１９９７，５６：６０３６—６０４６．　

［９９］Ｄｅａｃ　Ｉ　Ｇ，Ｄｉａｚ　Ｓ　Ｖ，Ｋｉｍ　Ｂ　Ｇ，Ｃｈｅｏｎｇ　 ｗ ，Ｓｃｈｉｆｆｅｒ　Ｐ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　２００２，６５：１７４４２６．　

［１００］Ｒｅｎｎｅｒ　Ｃｈ，Ａｅｐｐｌｉ　Ｇ，Ｋｉｍ　Ｂ　Ｇ，Ｓｏｈ　Ｙ－Ａ，Ｃｈｅｏｎｇ　Ｓ－Ｗ．Ｎａｔｕｒｅ　２００２，４１６：５１８—５２０．　

［１０１　Ｊ　Ｍａ ｙｒＭ，ＭｏｒｅｏＡ，Ｖｅｒｇｅｓ　Ｊ　Ａ，Ａｒｉｐｓｅ　Ｊ，ＦｅｉｇｕｉｎＡ，Ｉ￣ｇｏｔｔｏＥ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００１，８６：１３５—　

１３８．　

１１０２　Ｊ　Ｂｕｒｇｙ　Ｊ，Ｍａ ｙｒ　Ｍ，Ｍａｒｉｎ—Ｍａ ｙｏｒ　Ｖ，Ｍｏｒｅｏ　Ａ，Ｉ￣ｇｏｔｔｏ　Ｅ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００１，８７：２７７２０２—　

２７７２０５．　

［１０３］Ｚｈａｎｇ　Ｌ　Ｗ，Ｉｓｒａｅｌ　Ｃ，Ｂｉｓｗａｓ　Ａ，Ｇｒｅｅｎｅ　Ｒ　Ｌ，ｄｅ　Ｌｏｚａｎｎｅ　Ａ．Ｓｃｉｅｎｃｅ　２００２，２９８：８０５一踟７．　

［１０４］Ｆａｔｈ　Ｍ，Ｆｒｅｉｓｅｍ　Ｓ，Ｍｅｎｏｖｓｋｕ　Ａ　Ａ，Ｔｏｍｉｏｋａ　Ｙ，Ａａｒｔｓ　Ｊ，Ｍｙｄｏｓｈ　Ｊ　Ａ．Ｓｄｅｎｃｅ　１９９９，２８５：１５４０—　

１５４２．　

［１０５］Ｌｉｕ　Ｊ—Ｍ，Ｚｈｏｕ　Ｘ　Ｈ，Ｃｈｅｎ　Ｘ　Ｙ，Ｌｉｕ　Ｚ　Ｇ，Ｄｕ　ＹＷ，Ｍｉｎｇ　Ｎ　Ｂ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２ｏ０２，８１：４０１４　

—４０１６；Ｌｉｕ　Ｊ—Ｍ ，ＹａｎｇＹ，ＺｈｏｕＸＨ，ＣｈｅｎＸＹ，ＬｉｕＺＧ．Ｍａ ｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢ２ｏ０３，９９：　

５５８—５６１；Ｄｏｎｇ　Ｓ，Ｈ　Ｚｈｕ，Ｗｕ　Ｘ，Ｌｉｕ　Ｊ—Ｍ ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２ｏ０５，８６：０２２５０１＿０２２５０４．　

［１０６］Ａｋａｈｏｓｈｉ　Ｄ，Ｕｃｈｉｄａ　Ｍ，Ｔｏｍｉｏｋａ　Ｙ，Ａｒｉｍａ　Ｔ，Ｍａ ｔｓｕｉ　Ｙ，Ｔｏｋｕｍ　Ｙ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２ｏ０３，９０：　

１７２２０３；Ｍａ ｔｈｉｅｕ　Ｒ，Ａｋａｈ￣ ｈｉ　Ｄ，ｍｓａｍｌｔｓｕ　Ａ，Ｔｏｍｉｏｋａ　Ｙ，Ｔｏｋｕｒａ　Ｙ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００４，９３：　

２２７２０２．　

［１０７］ＳａｔｏＴ　Ｊ，Ｌｙｎｎ　ＪＷ ，ＤａｂｍｗｓｋｉＢ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２ｏｏ４，９３：２６７２０４；ＤｅｎＣ，ＡｌｖａｒｅｚＧ，Ｄａｇｏｔｔｏ　

Ｅ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　２ｏ０４，７０：０６４４２８．　

［１０８］Ａｈｎ　Ｋ　Ｈ，Ｌｏｏｋｍａｎ　Ｔ，Ｂｉｓｈｏｐ　Ａ　Ｒ．Ｎａｔｕｒｅ　２００４，４２８：４０１—４０４．　

［１０９］Ｉｇｕｃｈｉ　Ｉ，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ　Ｔ，Ｓ￣ｇｉｍｏｔｏ　Ａ．Ｎａｔｕｒｅ　２ｏ０１，４１２：４２０；Ｐａｎ　Ｓ　Ｈ，Ｏ’Ｎｅａｌ　Ｊ　Ｐ，Ｂａｄｚｅｙ　Ｒ　Ｌ，　

１期　 刘俊明等：稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应　 １２９　

Ｃｈａｒｎｏｎ　Ｃ，Ｄｉｎｇ　Ｈ，Ｅｎｇｅｌｂｒｅｃｈｔ　Ｊ　Ｒ，Ｗａｎｇ　Ｚ，Ｅｉｓａｋｉ　Ｈ，Ｕｃｈｉｄａ　Ｓ，Ｇｕｐｔａ　Ａ　Ｋ，Ｎｇ　Ｋ　Ｗ ，Ｈｕｄｓｏｎ　 Ｅ　Ｗ ，Ｌａｎｇ　Ｋ　Ｍ ，Ｄａｖｉｓ　Ｊ　Ｃ．Ｎａｔｕｒｅ　２００１，４１３：２８２—３８４．　

［１１０］Ｌｉ　ＸＷ ，ＧｕｐｔａＡ，ＸｉａｏＧ，ＧｏｎｇＧＡ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９７，７１：１１２４—１１２６．　

［１１１］Ｈｗａｎｇ　Ｈ　Ｙ，Ｃｈｅｏｎｇ　 ｗ，Ｏｎｇ　Ｎ　Ｐ，Ｂａｔｌｏｇｇ　Ｂ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９６，７７：２０４１－２０４４．　

［１１２］Ｓｃｈｉｌｌｅｒ　Ｐ，Ｒａｍｉｒｅｚ　Ａ　Ｐ，Ｂａｏ　Ｗ ，Ｃｈｅｏｎｇ　Ｓ－Ｗ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９５，７５：３３３６—３３３９．　

［１１３］Ｚｈａｎｇ　Ｎ，Ｄｉｎｇ　Ｗ　Ｐ，Ｚｈｏｎｇ　Ｗ，Ｘｉｎｇ　Ｄ　Ｙ，ａｎｄ　Ｄｕ　Ｙ　Ｗ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　１９９７，５６：８１３８—８１４２．　

［１１４］王克锋，刘俊明．物理学进展，２００３，２３：１９２－２１１．　

［１１５］ＹｕａｎＳＬ，ＹａｎｇＹＰ，ＸｉａＺＣ，ＬｉｕＬ，ＺｈａｎｇＧＨ，ＦｅｎｇＷ，Ｔａｎｇ　Ｊ，ＺｈａｎｇＬ　Ｊ，ＬｉｕＳ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．　

Ｂ　２００２．６６：１７２４０２　

［１１６］Ｃｈｅｒｔ　Ｐ，Ｘｉｎｇ　Ｄ　Ｙ，Ｄｕ　Ｙ　Ｗ，Ｚｈｕ　Ｊ　Ｍ，Ｆｅｎｇ　Ｄ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００１，８７：１０７２０２；Ｔａｏ　Ｔ，Ｃａｏ　 Ｑ　Ｑ，Ｇｕ　Ｋ　Ｍ ，Ｘｕ　Ｈ　Ｙ，Ｚｈａｎｇ　Ｓ　Ｙ，ａｎｄ　Ｄｕ　Ｙ　Ｗ ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２０００，７７：７２３—７２５．　

［１１７］Ｓｕｇｉｕｒａ　Ｍ，Ｕｒａｇｏｕ　Ｋ，Ｎｏｄａ　Ｍ，ａｃｈｉｋｉ　Ｍ，Ｋｏｂａｙａｓｈｉ　Ｔ．Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．１９９９，３８：２６７５．　

［１１８］Ｔａｎａｋａ　Ｈ，Ｚｈａｎｇ　Ｊ，Ｋａｗａｉ　Ｔ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．２００２，８８：０２７２０４．　

［１１９］Ｚｈａｎｇ　Ｊ，Ｔａｎａｋａ　Ｈ，Ｋａｗａｉ　Ｔ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２００２，８０：４３７８—４３８０．　

［１２０］Ｏｇａｌｅ　Ｓ　Ｂ，Ｃｈｅｒｔ　Ｖ，Ｒａｍｅｓｈ　Ｒ，Ｇｒｅｅｎｅ　Ｒ，Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ　Ｔ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９６，７７：１１５９—１１６２．　

［１２１］Ｍａｔｈｅｗｓ　Ｓ，Ｒａｍｅｓｈ　Ｒ，Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ　Ｔ，Ｂｅｎｅｄｅｔｔｏ　Ｊ．Ｓｃｉｅｎｃｅ　１９９７，２７６：２３８—２４０．　

［１２２］ＳｃｈｎｅｅｍｅｙｅｒＬＦ，Ｗａｓｚｃｚａｋ　Ｊ　Ｖ，ＺａｈｏｒａｋＳＭ，ｖａｎＤｏｖｅｒＲＢ，ＳｉｅｇｒｉｓｔＴ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌ１．１９８７，　

２２：１４６７．　

［１２３］Ｓａｔｐａｔｈｙ　Ｓ，Ｐｏｐｏｖｉｃ　Ｚ　Ｓ，Ｖｕｋａｊｌｏｖｉｃ　Ｆ　Ｒ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９６，７６：９６０—９６３．　

［１２４］Ｐｉｃｋｅｔｔ　Ｗ　Ｅ，Ｓｉｎｇｈ　Ｄ　Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　１９９６，５３：１１４６—１１６０．　

［１２５］Ｓｕｎ　Ｊ　Ｚ，Ｋｒｕｓｉｎ－Ｅｌｂａｕｍ　Ｌ，Ｄｕｎｏｏｍｂｅ　Ｐ　Ｒ，Ｇｕｐｔａ　Ａ，Ｌａｉｂｏｗｉｔｚ　Ｒ　Ｂ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９７，７０：　

１７６９－１７７１．　

［１２６］Ｐａｒｋ　Ｊ　Ｈ，Ｖｅｓｃｏｖａ　Ｅ，Ｋｉｍ　Ｊ　Ｈ，Ｋｗｏｎ　Ｃ，Ｒａｍｅｓｈ　Ｒ，Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ　Ｔ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９８，８１：　

１９５３－１９５６．　

［１２７］ＶａＳｋｏＶＡ，　 ｋｉｎＶＡ，ＫｒａＬｌＳＰＡ，Ｋ．Ｒ．ＮｉｋｏｌａｅｖＫＲ，ＧｒｕｐｐＤＥ，ＮｏｒｄｍａｎＣＡ，ＧｏｌｄｍａｎＡ　

Ｍ ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１９９７．７８：１１３４—１１３７．　

［１２８］Ｄｏｎｇ　ＺＷ，Ｒａｍｅｓｈ　Ｒ，Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ　Ｔ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｍ，Ｃｈｅｒｔ　Ｚ　Ｙ，Ｐａｉ　Ｓ　Ｐ，　 ｙａｎｓｋｙ　Ｂ，Ｓｈａｒｍａ　Ｒ　Ｐ，　

Ｓｈｒｅｅｋｌａ　Ｒ，Ｌｏｂｂ　Ｃ　Ｊ，Ｇｒｅｅｎｅ　Ｒ　Ｌ．Ａｐｐ１．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１９９７，７１：１７１８—１７２０．　

［１２９］Ｃｈｕａｎｇ　Ｙ＿Ｄ，Ｇｒｏｍｋｏ　Ａ　Ｄ，Ｄｅｓ￣ｕ　Ｄ　Ｓ，Ｋｉｍｕｒａ　Ｔ，Ｔｏｋｕｒａ　Ｙ．Ｓｃｉｅｎｃｅ　２００１，２９２：１５０９－１５１３．　

［１３０］Ｎｏｒｉａｋｉ　Ｋ，Ｍａｓａｙｏｓｈｉ　Ｔ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ　２００２，６６：０２４４０１；Ｓａｖｏｓｔａ　Ｍ　Ｍ，Ｎｏｖａｋ　Ｐ，Ｊｉｒａｋ　Ｚ．Ｐｈｙｓ．　

Ｒｅｖ．Ｂ　２００３．６７：１００４１１．　

在文檔中 稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应 (頁 43-49)